2023届高考化学一轮复习《第37讲　晶体结构与性质》.pdf

高考化学一轮复习:【考纲解读】第 37讲晶体结构与性质【思维导图】考纲解读考向预测1.理解离子键的形成，能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。2.了解晶体的类型，了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。3.了解晶格能的概念，了解晶格能对离子晶体性质的影响。4.了解分子晶体结构与性质的关系。5.了解原子晶体的特征，能描述金刚石、二氧化硅等原子晶体的结构与性质的关系。6.理解金属键的含义，能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解金属晶体常见的堆积方式。7.了解晶胞的概念，能根据晶胞确定晶体的组成并进行相关的计算。1.本部分内容在高考选考题中进行考查，大约占6 8分。2.高考考查点是：晶体常识；分子晶体与原子晶体；金属晶体；离子晶体。它是原子结构和化学键知识的延伸提高，其中对四大晶体做了阐述，结合数学立体几何的知识，充分认识和挖掘典型晶胞的结构，形象、直观地认识四种晶体。【名师备考建议】核心素养思维导图1.宏观辨识与微观探析：认识晶胞及晶体的类型，能从不同角度分析晶体的组成粒子、结构特点，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。2.证据推理与模型认知：能运用典型晶体模型判断晶体的结构特点及组成并进行相关计算。3.变化观念与平衡思想：认识不同晶体类型的特点，能从多角度、动态的分析不同晶体的组成及相应物质的性质。X构勺ftF 用,-8a-Ulk结 构：平行六体.柱.六柱二 或予晶体，暂帛石、Y Q 靖1*4一石 履 状 结 构，金属总体：内*枳 模 P口的汁！1 A f A（4；等一 编 博 点.京 性.糖 电.S热性晶体结构与性质为高考必考内容，晶体结构知识主要考查晶体构成微粒的直径、核间距、晶体密度、晶胞参数等的计算，配位数、化学式的判断，利用原子分数坐标判断晶体中原子的相对位置。晶体性质知识主要考查晶体类型的判断，晶体熔沸点高低的比较及原因解释。难度以中等或中等偏难为主，高考命题围绕陌生物质的晶体密度、晶胞参数计算，晶体中原子的空间位置判断等知识点，考查考生触类旁通、具体问题具体分析处理的能力。2023年高考备考应掌握教材中典型的分子晶体（冰、干冰、碘单质）、离子晶体（NaCl、CsCK CaF?）、金属晶体（Cu、M g等）、原子（共价）晶体（金刚石、SiCh等）的结构特点，建立常见晶体结构的思维模型。关注社会热点、科技前沿成果中涉及的新型物质的结构，并能运用晶体模型理论对新型物质的结构进行判断，对其性质进行预测和解释。熟练掌握运用均抻法和数学思维解决不同晶体模型的有关计算。预 计2023年高考会选择有社会价值或科研价值的新颖素材创设命题情境，考查以下几点：(1)根据所给晶胞，计算所含粒子数、化学式。(2)能写出晶胞中某些粒子的坐标点。(3)能计算出晶胞中某些特殊点之间的距离。(4)能根据所给量计算出晶胞的密度。(5)熟悉四种晶体类型，能根据已知性质判断晶体类型。(6)会比较各类不同晶体的熔、沸点大小。(7)会分析常见晶体中粒子的位置关系。有对于晶体结构与性质的考查会更遵循新课标和新教材的变化，试题设计会更好地体现宏观辨识与微观探析化学学科核心素养的要求。02/101【真题再现辨明考向】1.（2023届八省八校第一次联考）FeS2具有良好半导体性能。FeS?晶体与NaCl晶体的结构相似，如图给出了 FeS2晶胞中的Fe?+和位于晶胞体心的S f（S中的S T键位于晶胞体对角线上，晶胞中的其他S f已省略）。下列有关该FeS2晶体的说法错误的是0-0 S5-Fe2+A.一个晶胞中S厂的数目为2 B.Fe2+的配位数为6C.该晶体中存在非极性键 D.晶胞中其他S歹均位于棱心答案：A解析：A.根据均摊法，一个晶胞中Fe2+为8 x+6 x J=4,则根据FeS?化学式可知，一个晶胞中S夕的o Z数目为4,A 错误；B.FeS2晶体与NaCl晶体的结构相似，图中离体心Sf 最近的Fe?+有6 个，配位数为6,则 Fe?+的配位数也为6,B 正确；C.S厂中存在硫硫非极性键，C 正确；D.FeSz晶体与NaCl晶体的结构相似，晶胞中其他S歹均位于棱心，一个晶胞中S广为12x；+l=4,D 正确；2.（2022年湖北卷）某立方卤化物可用于制作光电材料，其晶胞结构如图所示。下列说法错误的是A.Ca?+的配位数为6C.该物质的化学式为KCaF3B.与 F-距离最近的是K+D.若 V 换为C，则晶胞棱长将改变答案：B解析：A.Ca2+配位数为与其距离最近且等距离的F 的个数，如图所示，Ca2+位于体心，F 位于面心,所以Ca?+配位数为6,A正确;B.丁 与 K+的最近距离为棱长的乎，F-与 Ca 2+的最近距离为棱长的/所以与*距离最近的是Ca?+,B错误；C.K+位于顶点，所以K+个数6 8=1,F位于面心，F-个数4 6=3,Ca?+位于体心，所以Ca?+个数=1,o Z综上，该物质的化学式为K Ca F 3,C 正确；D.F-与 C 半径不同，替换后晶胞棱长将改变，D正确；3.(2 0 2 2 年新高考山东卷)Cu 2 r s e 是一种钠离子电池正极材料，充放电过程中正极材料立方晶胞(示意Q S e2-O N a+、Cu+、Cu 可能占据的位置 N a+A.每个Cu2-x S e 晶胞中C F+个数为xB.每个N a z s e 晶胞完全转化为Cu 2 r s e 晶胞，转移电子数为8C.每个N a Cu S e 晶胞中0价 C u 原子个数为l xD.当 N a y Cu 2 f s e 转化为N a Cu S e 时，每转移(l-y)m o l 电子，产生(l-x)m o l Cu 原子答案：D解析：A.由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8 x 1+6xE,位于体内的铜离子和亚8 2铜离子的个数之和为8,设晶胞中的铜离子和亚铜离子的个数分别为a 和 b,则 a+b=8-4 x,由化合价代数和为0可得2 a+b=4 x 2,解得a=4 x,故 A错误；B.由题意可知，N a z S e 转化为Cu“S e 的电极反应式为N a 2 S e-e T(2-x)Cu=Cu 2.x S e+N a+,由晶胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8 x 1+6 x =4,则每个晶胞中含有4个 N a z S e,转移电子数为4,8 2故 B错误；C.由题意可知，Cu%x S e 转化为N a C u S e 电极反应式为Cu 2-x S e+e-+N a+=N a Cu S e+(l-x)Cu,由晶1 1胞结构可知，位于顶点和面心的硒离子个数为8X8+6X2=4,则每个晶胞中含有4个 N a Cu S e,晶胞中0价铜而个数为(4 4 x),故 C 错误；D.由题意可知，N a ，Cu 2-x S e 转化为 N a Cu S e 的电极反应式为 N a y Cu 2 r S e+(l-y)s+N a+=N a Cu S e+(l0 4/1 0 1x）C u,所以每转移（1 y）电子，产生（1 x）m o l 铜，故 D正确;4.（2 0 2 2 年 T 8 第二次联考）在锂电池领域，电池级L i?O 主要用作固体锂电池电解质材料和锂离子动力电池的正极材料，其立方晶胞结构如图所示，晶胞边长为ac m。下列说法正确的是（）*LiOOA.L i+在晶胞中的配位数为8B.?L i+和。2-离子之间只有静电引力昱C.L i+和 O 的最短距离为8 ac m120D.阿伏加德罗常数的值为NA，晶胞密度为 八苏 g?c m-3答案：D解析：A.由晶胞结构可知，晶胞中与锂离子距离最近的氧离子有4个，则锂离子的配位数为4,故 A错误；B.氧化锂是离子晶体，晶体中除了存在锂离子和氧离子之间的静电引力外，含有原子核与原子核、电子与电子之间的斥力，故 B错误；C.由晶胞结构可知，晶胞中与锂离子与氧离子之间的距离为体对角线的：，则最短距离为由ac m,4 4故 C 错误；1 1D.由晶胞结构可知，晶胞中位于顶点和面心的氧离子个数为8 x g+6 x E=4,位于体内的锂离子个数为4 x 3 0 1208,设晶胞密度为d g/c m 3,由晶胞的质量公式为a3 d=不 一，解得d=y,故 D 正确；NA 川通5.（2021年湖北卷）某立方晶系的睇钾（S b K）合金可作为钾离子电池的电极材料，图 a为该合金的晶胞结构图，图 b 表示晶胞的一部分。下列说法正确的是（）图a0KSb图bA.该晶胞的体积为a3 x l0-3 6 c m-3C.与 S b 最邻近的K原子数为4B.K和 S b 原子数之比为3 ：1D.K和 S b 之间的最短距离为5 P m答案：B解析：A.该晶胞的边长为ax lO-W m,故晶胞的体积为（ax lO O c m）3=a3 x l（y 3 0c m 3,A项错误；B.该晶胞中K的个数为12号+9=12,S b 的个数为8 x/+6 x 1=4,故 K和 S b 原子数之比为3 ：1,B项正确；C.以面心处S b 为研究对象，与 S b 最邻近的K原子数为8,C 项错误；D.K和 S b 的最短距离为晶胞体对角线长度的;，即 乎 a p m,D 项错误。6.（2021年辽宁卷）单质硫和氢气在低温高压下可形成一种新型超导材料，其晶胞如图。下列说法错误的是A.S 位于元素周期表p区 B.该物质的化学式为H 3 sC.S 位于H构成的八面体空隙中 D.该晶体属于分子晶体答案：D解析：A.S的价电子排布式为：3 s 23 P:故 S 位于元素周期表p区，A正确；B.由该物质形成晶体的晶胞可知：S个数为8 x J+l=2,H个数为：12x 1+6 x J=6,故 H、S原子个O4 Z数比为3:1,故该物质的化学式为H 3 S,B正确；06/101C.S 位于H 构成的八面体空隙中，如图所 示，一 一U ,C 正确；D.由于该晶体是一种新型超导材料，说明其是由阴、阳离子构成的，故该晶体属于离子晶体，D 错误；故答案为：D。7.（2021年天津卷）下列各组物质的晶体类型相同的是（）A.SiCh 和 SO3 B.b 和 NaCl C.Cu 和 Ag D.SiC 和 MgO答案：C解析：A.SiCh为原子晶体，SO3为分子晶体，晶体类型不同，故 A 错误；B.卜为分子晶体，NaCl为离子晶体，晶体类型不同，故 B 错误；C.Cu和 Ag都为金属晶体，晶体类型相同，故 C 正确；D.SiC为原子晶体，MgO为离子晶体，晶体类型不同，故 D 错误；8.（2021年江苏卷）通过下列实验可从L,的 CC14溶液中回收L。的CCU溶液。如热浓N小 溶 液 q 不 靠 旃 褊 养 加林献施溶液.记-分离溶液 I-1过海、济故.I下列说法正确的是（）A.NaOH溶液与b 反应的离子方程式：I2+2OFT=+103一+氏0B.通过过滤可将水溶液与CCL分离C.向加酸后的上层清液中滴加AgNO3溶液生成Agl沉淀，1个 Agl晶胞（如图）中 含 14个 ID.回收的粗碘可通过升华进行纯化答案：D解析：A.选项所给离子方程式元素不守恒，正确离子方程式为：3L+6OH=5 1+lCh+3比0,A错误；B .水溶液与C C I 4 不互溶，二者应分液分离，B错误；C.根据均摊法，该晶胞中所含r 的个数为8 x J+6 x 1=4,C错误；D.碘易升华，回收的粗碘可通过升华进行纯化，D正确；9 .（2 0 2 0 届山东卷）下列关于C、Si 及其化合物结构与性质的论述错误的是（）A.键能 C C Si Si、C H Si H,因此 C 2 H 6 稳定性大于 Si 2 H 6B.立方型Si C 是与金刚石成键、结构均相似的共价晶体，因此具有很高的硬度C.Si E h中 Si 的化合价为+4,C H 4 中 C的化合价为-4,因此Si H 4 还原性小于C H 4D.Si 原子间难形成双键而C原子间可以，是因为Si 的原子半径大于C,难形成p-p 兀键答案：C解析：键长越短，键能越大，分子越稳定，A项正确；Si C 与金刚石结构相似，属于共价晶体，硬度大，熔点高，B项正确：Si H 4 中 Si 也为一4价，且 S i E 还原性强于CK，C项错误；兀键是p 轨道电子以“肩并肩 方式相互重叠形成的，半径越大越不易形成，D项正确。1 0 .（2 0 2 3 年浙江1 月选考节选）硅材料在生活中占有重要地位。请回答：（3）Si 与 P形成的某化合物晶体的晶胞如图 该晶体类型是，该化合物的化学式为答案：共价晶体 Si P2解析：（3）Si 与 P形成的某化合物晶体的晶胞如图可知，原子间通过共价键形成的空间网状结构，形成共价晶体；根据均摊法可知，一个晶胞中含有8 x J+6 x：=4个 Si,8个 P,故该化合物的化学式为Si P 2。O Z1 1 .（2 0 2 2 年全国甲卷节选）2 0 0 8 年北京奥运会的“水立方”，在 2 0 2 2 年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯（C H 2 =C H 与四氟乙烯（C F 2 =C F 2）的共聚物（E TF E）制成。回答下列问题：（5）萤石（C a F 2）是自然界中常见的含氟矿物，其晶胞结构如图所示，X 代 表 的 离 子 是；若该立方晶胞参数为a pm,正负离子的核间距最小为 p m。08/101O X Y答案：（5）C a?+坐a p m解析：（5）根据萤石晶胞结构，浅色X 离子分布在晶胞的顶点和面心上，则 1 个晶胞中浅色X 离子共有 8 x$6 x*4 个，深色Y 离子分布在晶胞内部，则 1 个晶胞中共有8 个深色Y 离子，因此该晶胞的化学式应为X Y 2,结合萤石的化学式可知，X 为 C a 2+；根据晶胞，将晶胞分成8 个相等的小正方体，仔细观察C a F2的晶胞结构不难发现F位于晶胞中8 个小立方体中互不相邻的4个小立方体的体心，小立方体边长为1 a,体对角线为半工，C a?+与F之间距离就是小晶胞体对角线的一半，因此晶体中正负的核间距的最小的距离为当a pm,故答案为：C a2+,坐 a p m。1 2.（2 0 2 2 年全国乙卷节选）卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。回答下列问题：（4）a-Ag l 晶体中r 离子作体心立方堆积（如图所示），Ag+主要分布在由r 构成的四面体、八面体等空隙中。在电场作用下，Ag+不需要克服太大的阻力即可发生迁移。因此，a-Ag l 晶体在电池中可作为。已知阿伏加德罗常数为NA，则 a Ag l 晶体的摩尔体积V,”=m3?m o l-（列出算式）。答案：（4）电解质|7VAx（5O 4 x l O1 2）3解析：（4）由题意可知，在电场作用下，Ag+不需要克服太大阻力即可发生迁移，因此a-Ag l 晶体是优良的离子导体，在电池中可作为电解质；每个晶胞中含碘离子的个数为8 x$l=2 个，依据化学式Ag l 可知,N 2银离子个数也为2个，晶胞的物质的量n=m o l=-m o l,晶胞体积V=a3p m3=（50 4x 1 01 2）3m3,则 a-Ag l晶体的摩尔体积 V m=：=O 4 x；0-)皿=l y yAx(50 4 x l 0-1 2)3 l m3/m o l 叱11 3.(2 0 2 2 年广东卷节选)硒(Se)是人体必需微量元素之一，含硒化合物在材料和药物领域具有重要应用。自我国科学家发现聚集诱导发光(AI E)效应以来，A I E 在发光材料、生物医学等领域引起广泛关注。一种含S e的新型A I E 分子I V 的合成路线如下：I n in iv(6)我国科学家发展了一种理论计算方法，可利用材料的晶体结构数据预测其热电性能，该方法有助于加速新型热电材料的研发进程。化合物X是通过该方法筛选出的潜在热电材料之一，其晶胞结构如图1,沿 x、y、z 轴方向的投影均为图2。X的化学式为.设 X的最简式的式量为M r，晶体密度为p g?cm-3,则 X中相邻K之间的最短距离为.nm 例出计算式，NA为阿伏加德罗常数的值)。答案：(6)K 2 S eB 6 !1 X 3 竺 xl()72解析：(6)根据晶胞结构得到K有 8 个,有 8 xq+6 x1=4,则 X的化学式为K z S eB%；故答案为：K2S eB r6o 设 X的最简式的式量为M r，晶体密度为0g?cm-3,设晶胞参数为a n m,得到=心10/101M,g m o 神:墨 I，=P g-，解得a/1Mx i（f n m,X中相邻K之间的最短距离为晶胞参数的一半即NAPx 3/-x 1 07n m ;故答案为:21 4 .（2 02 2 年河北卷节选）含 C u、Z n、S n及 S的四元半导体化合物（简写为C Z T S）,是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：（6）如图是C Z T S 四元半导体化合物的四方晶胞。该物质的化学式为。以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图中3 1 1A原子的坐标为（小 i|）,则 B原子的坐标为。答案：（6）C u 2 Z nS nS 4 （；,|）解析：（6）由晶胞结构可知，位于顶点和体心的锌原子个数为8 x3+1 =2,位于面上的铜原子个数为8X1=4,位于面心和棱上的锡原子个数为2X；+4X=2,位于体内的硫原子个数为8,则该物质的化学式为C u2Z nS nS4,故答案为：C u2Z nS nS4;若将晶胞先分为上下两个相等的正方体后再将每个正方体继续分为8 个相等的小正方体，则 B原子位于上面的正方体分割成的8 个小立方体中位于右下后方的小立方体的体心，由 A原子的坐标为弓3，1|1）可知，B原子的坐标为（；1 ,本3|5 ）,故答案为：（%1 j3 515 .（20 22年新高考山东卷节选）研究笼形包合物结构和性质具有重要意义。化学式为N i（C N）x?Z n（N H 3）y?zC 6 H 6 的笼形包合物四方晶胞结构如图所示（H原子未画出），每个苯环只有一半属于该晶胞。晶胞参数为a=l#c,a=P=y=90 回答下列问题：ONi2+OZn2+(2)晶胞中N 原子均参与形成配位键，Ni?+与Z*+的 配 位 数 之 比 为；x:y:z=；晶胞中有d 轨 道 参 与 杂 化 的 金 属 离 子 是.A.2s轨道 B.2P轨道 C.sp杂化轨道 D.sp2杂化轨道答案：(2)2:3 2:1:1 Zn2+1 1解析：(2)由题干晶胞示意图可知，一个晶胞中含有Ni2+个数为：2x2=1,ZM+个数为：8 x 8=1,含有1 1 XCN一为:8X2=4,NH3个数为:8x4=2,苯环个数为：4x2=2,则该晶胞的化学式为:Ni(CN)4?Zn(NH.3)2?2c6H6,且晶胞中每个N 原子均参与形成配位键，Ni2+周围形成的配位键数目为：4,Zi?+周围形成的配位键数目为:6,则 Ni2+与Zn?+的配位数之比为4:6=2:3；x:y:z=4:2:2=2:l:l；由以上分析可知，Ni?+的配位数为4,则神+采用sp3杂化，而 ZM+的配位数为6,ZM+采用sp3d2杂化，即晶胞中有d 轨道参与杂化的金属离子是Zn2+,故答案为:2:3；2:1:1；Zn2+；16.(2021年高考全国甲卷)我国科学家研发的全球首套千吨级太阳能燃料合成项目被形象地称为“液态阳光”计戈I。该项目通过太阳能发电电解水制氢，再采用高选择性催化剂将二氧化碳加氢合成甲醇。回答下列问题：(4)我国科学家发明了高选择性的二氧化碳加氢合成甲醇的催化剂，其组成为ZnO/ZrCh固溶体。四方ZrCh晶胞如图所示。Zd+离 子 在 晶 胞 中 的 配 位 数 是,晶胞参数为a pm、apm、c p m,该晶体密度为 g-cm%写出表达式)。在 ZrCh中掺杂少量ZrO后形成的催化剂，化学式可表示为ZnxZri.xOy,则 y=(用 x 表达)。12/1014 x 91+8x 16答案：（4）8 a2c xAx l O-3 ）2-x解析：（4）以晶胞中右侧面心的Z F+为例，同一晶胞中与Z F+连接最近且等距的-数为%同理可知右侧晶胞中有4个。2-与Z P+相连，因此Z d+离子在晶胞中的配位数是4+4=8；1 个晶胞中含有4个 Z r C h 微粒,1 个晶胞的质量m=-,1个晶胞的体积为4 x 91+8x 16_ _ _ _ _ m-N2-g(ax 10-10cm)x(ax 1 O i ocm)x(cx 10-,cm)=a2cx 10-3 0cm 因此该晶体密度=-J-V a2cx l O-3 oc m34 x 91+8x 16石 布 g y m,；在 Z r O2中掺杂少量Z r O 后形成的催化剂，化学式可表示为Z a Z r i f O y，其中Z na c x /V.x 1 u元素为+2 价，Z r 为+4 价，O元素为-2 价，根据化合物化合价为。可知2 x+4 x（l-x）=2 y,解得y=2-x,故答4 x 9 1 +8x 1 6案为：a2c x/VAx l O-3()；2 d。1 7.（2 02 1 年高考全国乙卷）过渡金属元素铝（C r）是不锈钢的重要成分，在工农业生产和国防建设中有着广泛应用。回答下列问题:（4）在金属材料中添加Al C n 颗粒，可以增强材料的耐腐蚀性、硬度和机械性能。Al C n 具有体心四方结构，如图所示，处于顶角位置的是 原子。设 C r 和 A1 原子半径分别为g 和 3,则金属原子空间占有率为%（列出计算表达式）。8兀、（2*:+靖）x l O O答案：（4）A1 3 a-c解析：（4）已知Al C n 具有体心四方结构，如图所示，黑球个数为8 x 1+l=2,白球个数为8x/+2=4,结合化学式Al C r z 可知，白球为C r,黑球为A l,即处于顶角位置的是Al 原子。设 C r 和 A1 原子半径分别为rcr和 卬，则金属原子的体积为宜x 4+.x 2=8兀（2区+喝）,故金属原子空间占有率3 3 38兀（2电+4），、z.3J 8兀（2点+4）8兀（2瑞+靖）=-x l O O%=；-1 0 0 07 7.7 51 2 2.3G a F 3 熔点比G a C b 熔点高很多的原因是答案：（1）两个乙酸分子通过氢键形成二聚体（2）G a F 3 是离子晶体，G a C b 是分子晶体；离子键强于分子间作用力18/101解析：(1)质谱检测乙酸时，出现质荷比为120的峰，说明可能为两分子的乙酸结合在一起，由于乙酸分子中存在可以形成氢键的O 原子，故这种结合为以氢键形式结合的二聚体(故答案为：两个乙酸分子通过氢键形成二聚体()；(2)F的非金属性比C1强，比较GaF3和 GaCb的熔点可知1，GaFs为离子晶体，GaCb为分子晶体，离子晶体中主要的作用为离子键，分子晶体中主要的作用为分子间作用力，离子键强于分子间作用力，故GaF3的熔点高于GaCb，故答案为：GaFs是离子晶体，GaCb是分子晶体；离子键强于分子间作用力。25.(2020年全国卷I,35)Goodenough等人因在锂离子电池及钻酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题：(4)LiFePCM的晶胞结构示意图如(a)所示。其中。围绕F e和 P 分别形成正八面体和正四面体，它们通过共顶点、共棱形成空间链结构。每个晶胞中含有LiFePO4的单元数有 个。(a)LiFePO，(b)Li1_1FePOl(c)FePO,电池充电时，LiFeCU脱出部分L i+,形 成 Lii-FePCU，结构示意图如(b)所示，则 x=，n(Fe2):(F e A)=o答案：(4)4 磊 或 0.：3解析：(4)根据(a)图，小圆点为L i+,位于顶点的L i.有 8 个，位于棱上的Li+有 4 个，位于面心的Li卡有 4 个，晶胞中共含有Li+的个数为8xJ+4x：+4x：=4,所以每个晶胞中含有LiFePOa的单元数为4。由(b)图与(a)图相比知，(b)图中少了 2 个 Li+,一个是棱上的，一个是面心上的，所以(b)图中物质含Li卡 的个数为8xt+3x；+3 x B=?,。设化合物中Fe?+为y,Fe3+为 1y,由化合物呈电中 性,(1微)xl+2y+3(ly)=3,解 得)=噌,1=春 (Fe2+)：(Fe3+)=13：326.(2020年全国卷H)钙钛矿(CaTiCh)型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功能材料，回答下列问题：(4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为Pb2+、P 和有机碱离子CH3NH3+,其晶胞如图(b)所示。其 中 Pb2+与图(a)中 的空间位置相同，有 机 碱 CH3NH3+中，N 原子的杂化轨道类型是;若晶胞参数为a n m,则晶体密度为 gym 7例出计算式)。Pb、严、O Ca Ti图(a)P CH.,NHJ Pb2图(b)(5)用上述金属卤化物光电材料制作的太阳能电池在使用过程中会产生单质铅和碘，降低了器件效率和使用寿命。我国科学家巧妙地在此材料中引入稀土箱(E u)盐，提升了太阳能电池的效率和使用寿命，其作用原理如图(c)所示，用离子方程式表示该原理、。答案：(4)T i 4+s p 3 a2x NA x l02(5)2 EU3+P b=2 E u2+P b2+2 EU2+I2=2Eu3+2 解析：由图(b)可知，该晶胞中位于面心上，每个P b?+周围有6个 广，图(a)中每个T i 如周围有6个。2 一，由此可知，P b?+与图(a)中的T i 4+位置相同。N原子形成4个。键，价电子层上无孤电子对，因此杂化轨道类型是s p 3。每个晶胞中含有1 个 P b(C H 3 N H 3)l3,晶胞的体积为3 x 1 0-7)3 c m3,P b(C H 3 N H 3)”的相对分6 2 0 6 2 0子质量为6 2 0,因 此 1 个晶胞的质量为Rjg,晶 体 密 度 为 石 1 0 2 1 g.e m-3。(5)由图(c)可知，P b 与 E/+反应生成P b”和 E i?*,即离子方程式为P b+2 E/-=P b 2+2 E u 2+；L和E u?+反应生成和 EU3+,即离子方程式为L+2 EU2+=2 I-+2 EU3+。2 7.(2 0 2 0 年全国卷H I)氨硼烷(N H 3 B H 3)含氢量高、热稳定性好，是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题：(4)研究发现，氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构，晶胞参数分别为a p m、b p m、c p m,a=y=9 0。氨硼烷的2 x 2 x 2 超晶胞结构如图所示。2c pm2a pm/2 b pm氨硼烷晶体的密度=g-c n r 列出计算式，设 NA为阿伏加德罗常数的值)。解析：(4)氨硼烷的2 x 2 x 2 超晶胞结构的晶胞参数分别为2 a p m =2 a x l()-i。c m、2。p m =2 x l(T 地c m、2 c p m =2 c x l。-1。c m、=/f=y=90 ,则晶胞的体积 V(晶胞)=8 e x 1 0 T O 3。由晶胞结构可知，每个晶胞含有1 6个 N H 3BH 3分子，则每个晶胞的质量皿晶胞)=屿刊g,氨硼烷晶体的密度p=20/101皿晶胞)_ 16x31 62 _3V(晶胞)一 以 -NahcxlO-3(,SahcxlO cm22 8.(2 0 2 0 年山东卷)Cd S n A s z 是一种高迁移率的新型热电材料，回答下列问题：(l)S n 为W A族元素，单 质 S n 与干燥。2 反应生成S n Cl4常温常压下S n CL,为无色液体，S n Ck 空间构型为,其 固 体 的 晶 体 类 型 为。(2)N%、P H 3、ASH3的 沸 点 由 高 到 低 的 顺 序 为(填 化 学 式，下同)，还原性由强到弱的顺序为，键 角 由 大 到 小 的 顺 序 为。(3)含有多个配位原子的配体与同一中心离子(或原子)通过螯合配位成环而形成的配合物为螯合物。一种 Cd?+配合物的结构如图所示，1 m ol 该配合物中通过螯合作用形成的配位键有 m ol,该螯合物中 N的杂化方式有 种。(4)以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子的分数坐标。四方晶系 Cd S n A s z 的晶胞结构如下图所示，晶胞棱边夹角均为90。，晶胞中部分原子的分数坐标如下表所示。坐标原Xy一Cd000Sn000.5As0.250.250.125一个晶胞中有 个 S n,找出距离Cd(O,O,O)最近的Sn(用分数坐标表示)。Cd S n A s?晶体中与单个S n 键合的A s 有 个。答案：(1)正四面体形 分子晶体(2)N H 3、ASE、P H3 ASH 3、P H 3、N H3 N H3 P H 3、A s H3(3)6 I(4)4(0.5,0,0.2 5)、(0.5,0.5,0)4解析：(l)S n 最外层有4 个电子，与 4 个 Cl 形成4 个。键，因此S n CLi 的空间构型为正四面体形：由题给信息知S n CL常温常压下为液体，说明S n CL的熔点较低，所以其固体的晶体类型为分子晶体。(2)N H.a、P H 3、A S H 3均为分子晶体，N%分子间形成氢键，因此沸点高于P H 3、ASH.3；AsE 的相对分子质量大于P%,因此A S H 3的沸点高于P%,即三者沸点由高到低的顺序为N H 3、A s H 3、P%。非金属性：NPAs,因此氢化物的还原性由强到弱的顺序为A s%、P H 3、N H 30 N H 3、P H 3、As%分子中，N、P、A s 均形成3 对共用电子对和一对孤电子对，原子半径：AsPN,键长：A s H P HNH,因此。键电子对之间的排斥力由强到弱的顺序为NPAs,即键角由大到小的顺序为N%、P H3 ASH3O(3)由题给图示可知，通过螯合作用形成了 3 个环，每个环中Cd?+均可与2个 N原子或2个氧原子形成配位键，即 1 个 Cd?+与 4 个 N原子分别形成4 个配位键，与 2个 O 原子分别形成2个配位键，因 此 1 m ol该配合物中通过螯合作用形成的配位键有6 m ol；由题给图示可知，该配合物中有2 种不同的N原子，每个 N原子均形成3 个。键，因此所有N原子的杂化方式均为s p 2 杂化，即杂化方式只有1 种。(4)由题给原子的分数坐标和晶胞图示可知，小白球表示的是S n 原子，S n 原子位于面心和棱上，因此一个晶胞中含S n 原子个数=6 x：+4 x：=4。由S n 和 A s 的分数坐标可知，x、y轴上a pm长的分数坐标为 1,z 轴上2 a p m 长的分数坐标为1。小黑球表示的是C d 原子，与 Cd(O,O,O)最近的S n 有两个，其分数坐标分别为(0.5,0,0.2 5)和(0.5,0.5,0)。灰球表示的是A s 原子，每个S n 周围与S n 等距离的A s 原子有4个，即与单个S n 键合的A s 有 4个。2 9.(2 0 2 0 年天津卷)F e、C o、N i 是三种重要的金属元素。回答下列问题：(2)C o O 的面心立方晶胞如图1 所示。设阿伏加德罗常数的值为NA，则 C o O 晶体的密度为g.c m _3；三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，其 熔 点 由 高 到 低 的 顺 序 为.一码-Co图13答案：(2)x l O 3 N i O C o O F e Oa 以解析：(2)由题给图示可知，-位于顶点和面心，因此一个晶胞中含有0 2 一的个数为8X+6X；=4；o Z14 x 7 5C o?+位于棱上和体心，因此一个晶胞中含有C o?+的个数为1 2 x；+l=4,即一个晶胞的质量为二一 g,一NA75g-mor1.-x4个晶胞的体积为3 X1 0 7)3 c m 3,因此C o O 晶体的密度为P=1Amol_=3 xlQ2 3 m-3oF esV(axio-7cm)3 a3A AC o、N i 三种元素二价氧化物的晶胞类型相同，离子半径F e 2+C 0 2+N i 2+,N i O、C o O、F e O,离子键键长越来越长，键能越来越小，晶格能按N i O、C o O、F e O 依次减小，因此其熔点由高到低的顺序为N i O C o O F e O；3 0.(2 0 1 9 年全国卷I)在普通铝中加入少量C u 和 Mg后，形成一种称为拉维斯相的MgCR微小晶粒,其分散在A 1 中可使得铝材的硬度增加、延展性减小，形成所谓“坚铝”，是制造飞机的主要材料。回答下列问题：(3)一些氧化物的熔点如表所示：氧化物Li2OMgOP4O6SO222/101熔点/1 5 7 02 8 0 02 3.8-7 5.5解释表中氧化物之间熔点差异的原因_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _(4)图(a)是 M g C u 2 的拉维斯结构，Mg以金刚石方式堆积，八面体空隙和半数的四面体空隙中，填入以四面体方式排列的C u。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,C u 原子之间最短距离x=pm.Mg原子之间最短距离y=pm。设阿伏加德罗常数的值为刈，则 M g C u?的密度是 g-c m 3(列出计算表达式)。a pm答案：(3)L i 2。、MgO为离子晶体,量)：P4O6 S O 2亚 8 x 2 4+1 6 x 6 44&必。&1 0 3 0(b)P 4 O 6、S O 2 为分子晶体。晶格能：M g O L i2Oo分子间作用力(分子解析：(3)氧化锂、氧化镁是离子晶体，六氧化四磷和二氧化硫是分子晶体，离子键比分子间作用力强。(4)由图(b)可知，立方格子面对角线长为姆a pm,即为4个 C u 原子直径之和，则 C u 原子之间最短距离为乎a p m。由图(b)可知，若将每个晶胞分为8个小立方体，则 M g原子之间最短距离y 为晶胞内位于小立方体体对角线中点的M g原子与顶点M g原子之间的距离(如图所示)，即小立方体体对角线长的一半,则y2 p m x 3 x1=-a pm由图(a)可知，每个晶胞含M g原子8 x|+6 x 1+4=8 个，含 C u 原 子 1 6 个,则 Mg Cu z的密度p=7 8 x2 4+1 6 x6 4?（公 1 0 1。）3刈3 1.(2 01 9 年全国卷H)近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料，其中一类为Fe S m As FO组成的化合物。回答下列问题：(4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1 所示。晶胞中Sm和 A s 原子的投影位置如图2所示。0或F图 2图中丁和。2-共同占据晶胞的上下底面位置，若两者的比例依次用x 和 1 x 代表，则该化合物的化学式表示为.;通过测定密度p和晶胞参数，可以计算该物质的x 值，完成它们关系表达式:p=g-c m 3 o以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置，称作原子分数坐标，例如图1 中原 子 I 的坐标为G，则原子2和 3的坐标分别为12 答案：S m Fe As O j Fx2 2 8 1 +1 6(1 乃+1 9 处AV/VAXIO-300,。，解析：(4)由题图可知，As、Sm都在晶胞的面上，该晶胞中A s 的原子个数=4 xl/2=2,Sm的原子个数=4 xl/2=2,Fe 在晶胞的棱上和体心，Fe 的原子个数=1+4 xl/4=2,F 和 0?一在晶胞的顶点和上下底面，和。2的个数和=2X)+8 4=2,已知F-和。2-的比例依次为x 和 if,所以该物质的化学式为Z oS m Fe As O.-vFvo 1 个晶胞的质量=生旦 土 耳 3土3g,晶胞的体积=。2”1 0-3。c n P,所以晶胞的密度=2281 黑常靠网g5 3。根据图1 中原子1 的坐标为(J,可看出原子2的 z 轴为